Gouden nanodeeltjes en licht kunnen veneuze misvormingen wegsmelten

Veneuze misvormingen – weefsels die grotendeels uit abnormaal gevormde aderen bestaan ​​– zijn vaak moeilijk te behandelen, vooral als ze zich bevinden in gevoelige gebieden zoals de ogen, het gezicht en de urogenitale organen. In het ergste geval zijn de laesies ontsierend en kunnen ze omliggende weefsels verpletteren of belemmeren, bloedingen en stolling veroorzaken, de ademhaling of het gezichtsvermogen verstoren of de bloedsomloop belemmeren.

Katie Ladlie, 25, is erbij geweest. Haar laesies treffen verschillende delen van haar lichaam, maar het meest ernstig haar linkerbeen. Als kind kwam ze voor meerdere behandelingen naar het Vascular Anomalies Center in het Boston Children’s Hospital vanuit Missouri. Deze hielpen enkele van haar kleinere laesies onder controle te houden, maar niet zozeer haar verslechterende linkerbeen, dat vergroot en pijnlijk werd omdat het bloed zich in de abnormale aderen verzamelde en haar kniegewricht beschadigde.

Uiteindelijk kon ze niet meer lopen en had ze geen opties meer. Toen ze twaalf was, wilde ze gaan sporten en besloot ze haar been te laten amputeren in haar thuisziekenhuis in Missouri. Met het gebruik van een prothese zou ze hierdoor actiever en mobieler kunnen zijn.

Een nieuwe oplossing creëren voor veneuze misvormingen

Vanwege het risico op bloedingen kunnen misvormingen zoals die van Ladlie vaak niet veilig operatief worden behandeld. Sclerotherapie hielp bij enkele kleinere laesies van Ladlie. Maar het kan technisch anders zijn om uit te voeren, kan ook tot bloedingen leiden en werkt vaak niet goed, zegt Steven Fishman, MD, mededirecteur van het Vascular Anomalies Center en een van de oorspronkelijke artsen van Ladlie. En de beschikbare medicijnen voorkomen alleen maar dat de misvormingen groeien, veroorzaken vaak bijwerkingen en moeten voor onbepaalde tijd worden ingenomen.

Het geval van Ladlie – en soortgelijke gevallen – hebben de onderzoekers van Boston Children geïnspireerd om te blijven zoeken naar nieuwe oplossingen. Eén, onlangs beschreven in het tijdschrift Nano-brievenziet er bijzonder veelbelovend uit.

Enkele jaren geleden ontmoetten kinderintensivist en anesthesioloog Daniel Kohane, MD, Ph.D., en zijn toenmalige collega Kathleen “Kate” Cullion, MD, Ph.D., een tiener op de intensive care met een ernstige veneuze aandoening ter grootte van een basketbal. misvorming van haar dij en been. Kohane leidt het Laboratory for Biomaterials and Drug Delivery (LBDD) bij Boston Children’s, en hij en Cullion vroegen zich af of het laboratorium kon helpen.

Een idee voor een nieuwe aanpak kregen ze van een tweede patiënt met een lymfatische misvorming, die een onderzoek met contrastvloeistof onderging om de bloedvaten beter te kunnen zien. “Twee maanden na het onderzoek was de kleurstof nog steeds misvormd”, vertelt Kohane. “De kleurstof bestond uit nanodeeltjes die door normale bloedvaten ritselen. Maar de abnormale bloedvaten lekten en de deeltjes stapelden zich daar op. Kate en ik zeiden: ‘Ik vraag me af of hetzelfde zou gebeuren met veneuze misvormingen.'”

Deze neiging van medicijnen om vanuit misvormde, lekkende vaten naar omliggende weefsels te diffunderen, zou ervoor kunnen zorgen dat een medicijn zich ophoopt precies daar waar het nodig is, zo redeneerden ze. Dit zou de werkzaamheid vergroten, waardoor hogere doses mogelijk zijn en toch off-target-effecten elders in het lichaam worden voorkomen.

Nanodeeltjes plus fototherapie verkleinen misvormingen

Kohane en Cullion gebruikten muizen met bio-engineered netwerken van menselijke bloedvaten die veneuze misvormingen modelleerden, ontwikkeld in het laboratorium van Juan Melero-Martin, Ph.D. Ze gaven de muizen intraveneuze injecties met nanodeeltjes en volgden de verspreiding van de deeltjes in het lichaam.

“We hebben bewezen dat je ervoor kunt zorgen dat nanodeeltjes zich bij voorkeur ophopen in de afwijkende vaten”, zegt Cullion, die nu een behandelend intensivist en assistent-directeur van de LBDD is.

In hun nieuwste werk testten ze een op nanodeeltjes gebaseerde fotothermische therapie in een muismodel van veneuze misvormingen. Eerst injecteerden ze de muizen intraveneus met gouden nanodeeltjes, die zich ophoopten in de misvormingen. Vervolgens bestraalden ze de met nanodeeltjes gevulde laesies met nabij-infraroodlicht. De bestraalde gouddeeltjes genereerden warmte, waardoor de misvormingen dramatisch kleiner werden en soms zelfs volledig werden geëlimineerd.

Kohane werd weggeblazen. “De muizen hadden veneuze misvormingen die twee keer zo groot waren als een erwt en twee dagen later was er niets meer.”

Een eerste proef op mensen?

Met dit proof-of-principle en vroege bewijs van veiligheid hebben Kohane, Cullion en chirurg Claire Ostertag-Hill, MD, een patent aangevraagd op de technologie: het eerste gebruik van nanogeneeskunde om vasculaire afwijkingen te behandelen. Kohane denkt dat het relatief snel in de kliniek kan komen, omdat klinische onderzoeken al een soortgelijke aanpak bij kanker gebruiken.

“Ik denk dat deze behandeling geweldig zal zijn voor complexere vasculaire afwijkingen, of die op moeilijke locaties”, zegt Ostertag-Hill. “Grote afwijkingen kunnen meerdere behandelingen vergen, maar deze aanpak zou ze op zijn minst kunnen verkleinen en een operatie minder riskant kunnen maken. Bij zeer complexe patiënten zou het in combinatie met andere procedures kunnen worden gebruikt.”

Fishman, die als hoofdchirurg de fellows naar het Kohane-laboratorium heeft gestuurd, steunt van harte de vooruitgang. “Zodra ze verdere validatie bij dieren hebben en institutionele en regelgevende goedkeuring hebben, hebben we genoeg patiënten die zich zouden aanmelden om als eerste mens te worden behandeld, omdat ze geen andere goede opties hebben of omdat andere opties hebben gefaald”, zegt hij. “Dit werk is innovatief en zal hopelijk een verschil maken.”

Ladlie is ook hoopvol over het onderzoek. Tegenwoordig is ze een actief lid van het Amerikaanse damessleehockeyteam: ze speelt laag op het ijs, met hockeysticks die ook dienst doen als ijspriemen. Ze heeft een nieuwe baan bij het Spaulding Rehabilitation Hospital, waar ze aangepaste sportmogelijkheden biedt aan mensen met een handicap.

Hoewel ze nu volwassen is, bezoekt ze opnieuw artsen bij Boston Children’s vanwege hun uitgebreide kennis van vasculaire afwijkingen. “Ik ben zo enthousiast over al het nieuwe onderzoek en onderwijs dat naar voren is gekomen met veneuze misvormingen”, zegt ze.